CN114472664A - 一种超薄金属片成型方法及模具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超薄金属片成型方法及模具，包括上模和下模，上模设置有上模腔，下模设置有相互连通的下模腔和下冲液室，所述上模内还设置有上冲液室，上冲液室与上模腔通过多个高压分水路连通，上模和下模与板材贴合处分别设置有高压密封圈,所述的高压分水路与上模腔的连接位置位于上模腔的模内形状的上转角处，并且该上转角处位于上模腔的上部位置,所述的高压密封圈是沿上模腔和下模腔外围呈环状结构分布,所述的上模和下模的高压密封圈的位置和分布形状相同。

Description

一种超薄金属片成型方法及模具
技术领域
本发明涉及模具领域，尤其涉及一种超薄金属片成型方法及模具。
背景技术
超薄类金属在多个领域应用也越来越广泛，比如目前市面上的燃料电池金属双极板就属于超薄类金属片，一般为0.05-0.2MM超薄金属件，而材料成型通常是用冷挤压或冲压成型，由于这种成型方法对金属件的冲压产生的裂痕和内应力，及转角处的产品壁厚不均匀，冲压或挤压会对产品有拉伤拉裂，还有内应力开裂现象，另外金属冲压、挤压成型也会对产品表面一个拉花痕，导致金属件的使用强度及时间降低，由于燃料电池对电池的充放电要求，电池容量要求也越来越高，由于高端的燃料电池对电极有着极高的要求，电极对电池性能有较大的影响，传统方法所生产出的电极会导致燃料电池金属双极板使用寿命小于1.5万小时，其效果不理想。
发明内容
本发明公开了一种超薄金属片成型方法及模具，用以解决现有技术的不足。
为解决上述问题，本发明的技术解决方案是：
一种超薄金属片成型方法，包括以下步骤：
(1)、在内高压成型机的下模腔中注满水；
(2)、再将金属的毛坯板材自然放置于水面上，此时金属的毛坯板材与下模间形成自然密封状态，水为无压力状态；
(3)、上模下压，直至压到毛坯板材时，毛坯板材在高压密封圈的作用下，与上模和下模达到自然密封状态；
(4)、上模腔和下模腔同时注水增压，上模同时向下模进行施压，当上模和下模到达设定压力后，上模和下模进行锁紧保压；
(5)、然后上模腔和下模腔连通的上充液室和下充液室继续对其各自增压，当上模腔和下模腔的增压压强到达一级压力时，上模腔和下模腔在压力控制装置的作用下进行一级保压；
(6)、一级保压完成后，下模腔的下充液室继续增压，此时金属片在上模腔和下模腔水压的双重夹压下，金属片往压力相对小且保持稳定的上模腔逐渐压缩，上模腔内的水在下模腔的下充液室的持续增压下，其溢出的水通过与上充液室连接的溢流阀作用溢流回水箱，溢流阀的设定的压力值则为一级保压的压力值，当下模腔达到二级压力时，金属片在下模腔的下充液室内的超高压强的水的内胀作用下，与上模腔的内壁完全贴合，成型薄壁产品形状，达到完全成型；
(7)、对完全成型产品进行成型保压；
(8)、成型保压完成后，上模腔和下模腔进行同时卸压；
(9)、卸压完成后，上模和下模卸压打开，取出产品完成一次产品成型。
所述的金属毛坯板材的厚度为0.05～0.2MM。
所述的设定压力数值为50MPa。
所述的一级压力100MPa。
所述的二级压力160～180MPa。
所述的锁紧保压、一级保压和成型保压的时间大于10S。
一种超薄金属片成型模具，包括上模和下模，上模设置有上模腔，下模设置有相互连通的下模腔和下冲液室，所述上模内还设置有上冲液室，上冲液室与上模腔通过多个高压分水路连通，上模和下模与板材贴合处分别设置有高压密封圈。
所述的高压分水路与上模腔的连接位置位于上模腔的模内形状的上转角处，并且该上转角处位于上模腔的上部位置。
所述的高压密封圈是沿上模腔和下模腔外围呈环状结构分布。
所述的上模和下模的高压密封圈的位置和分布形状相同。
本发明的有益效果是：采用这种柔性成型与传统金属冲压、挤压成型比较，其特性要好，经水压柔性成型的金属板，内应力比机械冲压低95％，转角处畸变或裂痕低95％，成品率超过95％，并且产品表面不存在拉花痕，对于应用在燃料电池电极上时，具有极好的性能特点，在提高表面光洁度的成本上也较低，其电池金属双极板使用寿命长，金属件的使用强度及时间大幅提高，效果好。
附图说明
图1为本发明的成型前的结构示意图；
图2为本发明的成型中的结构示意图；
图3为本发明的成型后的结构示意图；
图中：1-上模，2-下模，3-上模腔，4-下模腔，5-高压密封圈，6-高压分水路，7-板材，8-上冲液室，9-下冲液室。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
参见附图1-3，一种超薄金属片成型方法，包括以下步骤：
(1)、在内高压成型机的下模腔4中注满水；
(2)、再将金属的毛坯板材7自然放置于水面上，此时金属的毛坯板材7与下模2间形成自然密封状态，水为无压力状态；
(3)、上模1下压，直至压到毛坯板材7时，毛坯板材7在高压密封圈5的作用下，与上模1和下模2达到自然密封状态；
(4)、上模腔3和下模腔4同时注水增压，上模1同时向下模2进行施压，当上模1和下模2到达设定压力后，上模1和下模2进行锁紧保压；
(5)、然后上模腔3和下模腔4连通的上充液室8和下充液室9继续对其各自增压，当上模腔3和下模腔4的增压压强到达一级压力时，上模腔3和下模腔4在压力控制装置的作用下进行一级保压；
(6)、一级保压完成后，下模腔4的下充液室9继续增压，此时金属片在上模腔3和下模腔4水压的双重夹压下，金属片往压力相对小且保持稳定的上模腔3逐渐压缩，上模腔3内的水在下模腔4的下充液室9的持续增压下，其溢出的水通过与上充液室8连接的溢流阀作用溢流回水箱，溢流阀的设定的压力值则为一级保压的压力值，当下模腔4达到二级压力时，金属片在下模腔4的下充液室9内的超高压强的水的内胀作用下，与上模腔3的内壁完全贴合，成型薄壁产品形状，达到完全成型；
(7)、对完全成型产品进行成型保压；
(8)、成型保压完成后，上模腔3和下模腔4进行同时卸压；
(9)、卸压完成后，上模1和下模2卸压打开，取出产品完成一次产品成型。
所述的金属毛坯板材的厚度为0.05～0.2MM。
所述的设定压力数值为50MPa。
所述的一级压力100MPa。
所述的二级压力160～180MPa。
所述的锁紧保压、一级保压和成型保压的时间大于10S。
一种超薄金属片成型模具，包括上模1和下模2，上模1设置有上模腔3，下模2设置有相互连通的下模腔4和下冲液室9，所述上模1内还设置有上冲液室8，上冲液室8与上模腔3通过多个高压分水路6连通，上模1和下模2与板材7贴合处分别设置有高压密封圈5。
所述的高压分水路6与上模腔3的连接位置位于上模腔1的模内形状的上转角处，并且该上转角处位于上模腔3的上部位置。
所述的高压密封圈5是沿上模腔3和下模腔4外围呈环状结构分布。
所述的上模1和下模2的高压密封圈5的位置和分布形状相同。
在实际应用中，本发明的成型方法及模具对于应用在超薄金属片的产品上，采用这种柔性成型与传统金属冲压、挤压成型比较，其特性要好，经水压柔性成型的金属板，内应力比机械冲压低95％，转角处畸变或裂痕低95％，成品率超过95％，并且产品表面不存在拉花痕，对于应用在燃料电池电极上时，具有极好的性能特点，在提高表面光洁度的成本上也较低，其电池金属双极板使用寿命长，金属件的使用强度及时间大幅提高，效果好，经过上模腔3和下模腔4分别进行注水成型，并且经过一级压力和二级压力下进行两次成型，以减少产品内部应力，使产品受力更均匀，同时，该成型方法的转角度的厚度与产品其它地方的部位厚度相差较小，产品厚度很均匀，尤其对于燃料电池电极的产品，对产品的厚度有着极高的要求，以达到充放电均匀，并且由于表面拉花痕，在进行充放电时，就不会存在局部放电现象，与对产品后期的提高光洁度的工艺要求较低，不会对自身的材料厚度有影响。
上述具体实施方式为本发明的优选实施例，并不能对本发明进行限定，其他的任何未背离本发明的技术方案而所做的改变或其它等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种超薄金属片成型方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)、在内高压成型机的下模腔中注满水；
(2)、再将金属的毛坯板材自然放置于水面上，此时金属的毛坯板材与下模间形成自然密封状态，水为无压力状态；
(3)、上模下压，直至压到毛坯板材时，毛坯板材在高压密封圈的作用下，与上模和下模达到自然密封状态；
(4)、上模腔和下模腔同时注水增压，上模同时向下模进行施压，当上模和下模到达设定压力后，上模和下模进行锁紧保压；
(5)、然后上模腔和下模腔连通的上充液室和下充液室继续对其各自增压，当上模腔和下模腔的增压压强到达一级压力时，上模腔和下模腔在压力控制装置的作用下进行一级保压；
(6)、一级保压完成后，下模腔的下充液室继续增压，此时金属片在上模腔和下模腔水压的双重夹压下，金属片往压力相对小且保持稳定的上模腔逐渐压缩，上模腔内的水在下模腔的下充液室的持续增压下，其溢出的水通过与上充液室连接的溢流阀作用溢流回水箱，溢流阀的设定的压力值则为一级保压的压力值，当下模腔达到二级压力时，金属片在下模腔的下充液室内的超高压强的水的内胀作用下，与上模腔的内壁完全贴合，成型薄壁产品形状，达到完全成型；
(7)、对完全成型产品进行成型保压；
(8)、成型保压完成后，上模腔和下模腔进行同时卸压；
(9)、卸压完成后，上模和下模卸压打开，取出产品完成一次产品成型。
2.根据权利要求1所述的超薄金属片成型方法，其特征在于：所述的金属毛坯板材的厚度为0.05～0.2MM。
3.根据权利要求1所述的超薄金属片成型方法，其特征在于：所述的设定压力的压力为50MPa。
4.根据权利要求1所述的超薄金属片成型方法，其特征在于：所述的一级压力的压力为100MPa。
5.根据权利要求1所述的超薄金属片成型方法，其特征在于：所述的二级压力的压力为160～180MPa。
6.根据权利要求1所述的超薄金属片成型方法，其特征在于：所述的一级保压和成型保压的时间大于10S。
7.一种超薄金属片成型模具，包括上模和下模，上模设置有上模腔，下模设置有相互连通的下模腔和下冲液室，其特征在于：所述上模内还设置有上冲液室，上冲液室与上模腔通过多个高压分水路连通，上模和下模与板材贴合处分别设置有高压密封圈。
8.根据权利要求7所述的超薄金属片成型模具，其特征在于：所述的高压分水路与上模腔的连接位置位于上模腔的模内形状的上转角处，并且该上转角处位于上模腔的上部位置。
9.根据权利要求7所述的超薄金属片成型模具，其特征在于：所述的高压密封圈是沿上模腔和下模腔外围呈环状结构分布。
10.根据权利要求7所述的超薄金属片成型模具，其特征在于：所述的上模和下模的高压密封圈的位置和分布形状相同。
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